基于3D打印技術在文創產品設計中開發應用

孔毅

摘要：近些年文創產品的設計與開發愈發單一化、同質化，如何做出既有文化特色又有造型特點的文創品亟待破題；文化創意產品的開發與設計是將不同主題文化的特征通過全面的調研收集，再進行演變、組織，形成符合自身文化特點和現代造型設計需求相結合的實用品。隨著社會經濟和科學技術的高速發展，產品在功能使用展示、造型審美、產品生命周期等方面通過設計師形成有效的組合，從而順應時下社會的變化、到達不同消費者的需求和精神文化目標要求。本文主要就基于3D打印技術這種新型產品創新開發模式進行探究。闡述其發展及主要應用領域，運用對比分析的方法論述傳統文創產品造型的設計開發模式的局限和3D打印技術下文創產品設計中開發應用的優勢所在。而3D打印技術的出現將會給文創產品設計開發帶來巨大的改變，也會為文創產品設計開發帶來一個全新的發展機會。

關鍵詞：文創產品 3D打印技術 設計開發

中圈分類號：J042 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2017）05-0134-03

引言

文創產品設計開發制作流程較為細膩，需要將相關的文化內容系統地收集與整理，同時在設計造型轉換上，需要準確地提煉出相關文化內涵的元素，結合產品的功能融合在一起，在設計過程中，個別文創產品的設計需要高超的技藝，并且制作周期較長，流暢也較為復雜。3D打印技術的出現為文創產品設計開發提供了一條全新的研究方式，打破傳統文創產品開發的一些弊端和不足。3D打印技術更新了文創產品開發的流程從而簡化產品設計開發中需要多種工藝流程，它讓部分文創產品復雜的文化元素造型特征直接在電腦中CAD數字化生成，然后利用3D打印技術呈現出來，這使文創產品設計開發以全新的方式進行造型設計中的機會研究，讓相關文化創意類產品開發有著更加廣闊研究空間。3D打印技術在文創產品開發中的應用，降低了個別復雜造型設計在前期所需要投入的高額成本，縮短了產品開發所耗費的時間，打破了文創產品設計開發對創意的局限，為其開啟了巨大的創意設計空間。

一、文化創意產品設計市場的發展現狀

作為現代產品設計以功能表現主義和理性表現主義時代代表，注重功能并以功能特征去發揮形式表現；當然當主流在發展過程中，主流的設計師也在思考，功能主義的發展是產品帶來了更多的冰冷感與單一感，抹殺了設計的特征，喪失了對傳統的表現和民族地域的特色的表現，設計風格缺乏從人文情感和個性化方面的關注。因此隨后文化類的創意產品孕育而生，其中心的思想就是一種情感的抒發，崇尚一種對不同文化地域特征的情感抒發，需要表達出具有人文情感和個性化的工業產品需求。文化創意產品主要是服務于消費者的產品，應該注重所體現的文化特征和藝術表現，這是購買者滿足基本生活需求后的更高品位需求；在不同文化的文創品設計上應該注意對傳統相關文化內涵的傳承，同時結合時代的需求，樹立全新的文化特征和品牌形象需求，通過產品表述出文化內涵，使之成為具有代表性的一種象征。有人比喻文創產品是一種文化的名片，其具有華麗典雅、有收藏與鑒賞價值；但它不是單純的產品，其濃縮著文化特征和沉淀著對歷史的記憶。現有文創產品市場存在著幾個方面的問題：第一，品種單一；由于很多文化背景的歷史輝煌和工藝嫻熟，既是優勢也是劣勢，許多從事文創產品開發是企業和公司，固守以前的傳統模式，在產品線上不愿意開發，一味地重復以前的產品線。第二，缺乏特色；文創品是沖動型的消費就像快餐樣，購買者—方面是想開眼界長見識了解文化和工藝，另一方面通過購買文創品達到紀念的心理需要；不光是看見傳統符號元素的表現，也希望在符合現如今的時代審美下的展現。第三，缺乏實用性；現如今的消費者不再是購買裝飾意味的非實用品回家擺設，還需要一定的實用性，將現代技術和傳統工藝有效結合起來表現；即買即用的文創品比較能滿足消費者需求。伴隨科技發展市場進入信息時代以來，以網絡技術為基礎和數字技術為代表的不同新技術的出現，正在影響著人類社會工作與生活的多方面。探索在信息社會下產品設計的模式應如何改變以適應時代的發展，以3D打印技術成為推動文創產品設計開發中的模式研究和機會研究，為文創產品的設計提供更多的視野和靈感。

二、3D打印技術的發展及應用

3D打印是經常能夠聽見的一種通俗化名稱，其本質名稱應該是增材制造技術。美國材料與試驗協會將增材制造技術定義為：基于3D模型數據，采用與減式制造技術相反的逐層疊加的方式生產物品的過程，通常通過電腦控制將材料逐層疊加，最終將計算機上的三維模型變為立體實物，是大批量制造模式向個性化制造模式發展的引領技術。相對于傳統大型的增材制造設備，3D打印概念著重體現了其設備的小型化、智能化及個人化特征（如圖1）。經過多年來科學家的積極探索與研發，3D打印技術在打印原材料、打印精度、打印速度等方面都有較大幅度的提高，為其技術的普及化和易用化提供了技術支撐。

（一）3D打印技術的應用領域

伴隨上世紀80年代后3D打印技術發展呈現出突飛猛進的勢頭，各項技術指標和技術瓶頸得以攻克。目前3D打印技術已經應用在我們日常生活中的各個領域，特別在機械制造、航空航天、軍事、文化藝術與設計、醫學美容等領域尤為突出。（如圖2）在航空航天領域，東方氣輪機廠利用金屬3D打印機制作的空心渦輪葉片，無需鑄型型芯和型殼的裝配，保證相對精度、壁厚、位置精度，而且填補了國內的設計空白，不用再從日本進口渦輪葉片，節約成本支出。在文化藝術與設計領域，主要用于制作出相關文化內容的輔具進行研究，在設計造型中提供更多的可能性研究，用于輔助學生進行設計創新。在歷史考古領域，則可用于復原歷史仁的工藝品、古董，復制文物中的易碎品等。目前全球已有多家博物館將3D打印技術應用在文物復制與教育活動，如四川的三星堆博物館利用三維掃描技術和3D打印技術對三星堆相關文物進行保護性復制，同時還利用3D打印技術在博物館類型題材的文創產品開發領域進行探索研究。因此，我們可以看見3D打印技術在不同領域為人類的生活工作提供了更多的可能性和發展性。endprint

（二）3D打印技術在設計領域的優勢與特征

眾所周知傳統的加工制造方式是減材制造，因此所帶來了傳統產品設計開發模式的局限性，自工業革命以后工場手工勞動的生產形勢逐漸向大規模機械化的生產形式轉變，長期占有主導地位的集中化生產模式，形成傳統的產品開發模式，由具備專業素養的人士和團隊去進行產品的開發、制造等一系列過程，使用者購買的產品均為流程完善的成熟產品。在這種模式下產生的產品，其產品信息的傳播是單向性的。由研發人員站在不同使用者的角度發掘需求，研發出滿足需求的不同產品，這一過程難免會主觀化。再結合大眾審美、市場撿擇、銷售渠道等因素的限制，總有一部分消費者的需求會被忽略；另外，傳統產品設計開發模式所開發出的產品，因為概念定位偏差，或是解決方式不完善等因素，到達消費者手中產品并非完全符合消費者心意。而生產者因為要追求產品的市場利益最大化，所以不可能在短期內準確而完善的對其需求漏洞做出修正。因此消費者只能尷尬地“將就使用”這類產品。

然而3D打印技術的發展與成熟，將打破這一傳統模式的束縛，圍繞3D打印技術周邊將創建許多相關平臺，在此基礎上讓大家都參與創新，全民共同協作。消費者可以從自身角度出發對產品理念進行界定，任意對產品進行設計和改良，讓產品更符合自我的需求。伴隨3D打印桌面數控技術的興起（如圖3），產品開發在地域、資源利用、制作方式上靈活多變，為產品設計開發提供了更多的優勢。時下所倡導的工業4.0時代讓產品設計出現了定制化、智能化、信息化的特性使其作為一種新興的模型制作技術，被廣泛運用。3D打印技術在產品設計開發設計過程中對模型制造、概念創新、協同合作和產品生產方式的影響，讓3D打印技術符合時代發展潮流，能為工業設計帶來新的設計可能性。首先在地域界限上，依托于互聯網的3D打印技術生產，既具有本地化特點，表現在設計者可以隨時運用身邊任何一臺3D打印機進行“數字化制造”，讓制造存在于任何地點，從這個角度來說具有很強的地區適應性和靈活性。同時又具有全球化屬性，通過互聯網，產消者可以不受地點約束，自由支配任意地點的3D打印機執行制造任務；也能夠迅速轉移、分享或者進行跨區域分工協作的開發和制造，滿足了更多的生產需求。其次在資源配置上，傳統產品開發模式的制造者更多的是就近選擇身邊資源進行開發、生產活動，利用線下途徑想要實現跨區域協作生產則執行過程繁雜，會增加時間成本和生產成本。從這角度來說傳統開發模式限制了生產資源的多元化。而依托互聯網的開源化產品開發模式具有相當高的靈活性，不管是從人力、技術，還是生產原料等方面都使得生產資源更加多元化。最后在制造方式上的優勢特征，之前的設計開發過程是減材制造的過程，在生產過程中大量原料被浪費，傳統制造模式采用的是開模制造工藝，由于開模技術限制，不是所有設計想法都能夠被轉化為實物產品；而模具開發的成本也十分昂貴，一般未達到一定規模的產品訂單根本無法承擔高昂的開模費用。而3D打印技術屬于增材制造，所需原料只是減材制造的十分之一，這將大大降低產品的能耗。正因如此，我們看見了3D打印技術在設計領域中的優勢，為設計提供了更多的可能性。

三、3D打印技術在文創產品設計中的應用

（一）3D打印技術下的文創產品造型研究

產品設計師在對文創產品進行外觀設計時，會根據主題文化特征、加工制造工藝及人文藝術的發展而更新創造；有時會出現某些設計造型因為加工制造不能達到而放棄，但隨著3D打印技術的發展與應用，產品造型的可能性出現了多樣性，生產制作方式已不再成為設計師想象力的束縛，就算外觀形態更加復雜的產品通過利用3D打印技術都能夠表現出來。設計師能夠專注于產品形態創意和功能創新，即所謂“設計即生產”。產品造型設計將朝著多元化方向發展，充分體現在它的技術領域、經濟領域、美學領域、人機環境領域等不同要素中，美學屬性要素所占的比例得到提升，產品造型藝術化表現方式將逐漸流行，屆時消費者對于產品造型的審美觀也將隨之發生改變。（如圖4）所示，系列燈具產品可以實現個性化定制，其造型靈感來自于自然界的植物特征，產品是開發模式根據訂單以最低成本設計，單件小批量產品的設計生產，可以跨過模具而在造型上產生多種和隨意的變化，從而降低成本和突破傳統密集型生產的束縛。3D打印技術為文創產品中各種不可能的造型提供了可能，設計師可以在設計過程中提出更多的造型創意去滿足最終的設計需求。

（二）3D打印技術下的文創產品全新體驗

在文創產品的設計開發中，有很多關于博物館主題的文化類創意產品，在傳統的設計開發過程中，出于對文物保護的需要，各博物館展出的藏品大多只可遠觀，甚至還有一些珍貴的博物藏品由于保持要求嚴格或外出展覽等原因，未能進行展出。如果利用3D打印技術復制出來的這些博物藏品，則能彌補這一遺憾。而且在相關文創產品的設計開發中，利用3D打印技術也為消費者提供了全新的體驗方式，可以通過選擇自己喜歡的文化符號元素，通過3D打印將其呈現到某一件產品上，滿足了消費者把文化“帶回家”的愿望，又在一定程度上加深了對文化的理解。（如圖5），設計師在選取出喜歡的元素符號后，利用3D打印技術將造型應用在燈罩上，然后直接將產品打印呈現出來；（如圖6），設計師利用肺的器官的形態特征進行的煙灰缸設計，配合色彩表現，向使用者直觀傳達吸煙有害健康，達到一定的警示教育意義。

在文創產品的研發中可以考慮到這樣一些特殊群體，如視力障礙者和一些未能親臨現場的消費者，都失去了近距離觸摸優秀文化藏品的機會。那設計師可以在設計過程中提取出文化藏品的造型特征，然后利用這些造型特征設計出相應的文創產品，將這些通過3D打印出來，應用于為青少年或特殊群體開展的教育體驗活動中。還可以帶領大家通過組裝的方式，了解這件打印出來的文創產品的每一個部分。像各類主題文化的博物館，可以將自己館內的藏品的建模文件開放下載，有3D打印機的其他博物館甚至是個人，就可以做到足不出戶，將藏品復制到世界上任意位置，供有需要的人們欣賞、學習。為我們的文創產品提供更多的可能性和更豐富的體驗方式。

四、3D打印技術在文創產品設計開發的展望

新時代下設計理論與設計實踐的研究在全世界都是一個有待突破的科研方向，我們的文創產品設計需要尋求不同的出路。將3D打印技術應用于文創產品設計開發中，能夠給消費者提供更多的分享與認識以及全新的體驗，借此拉近人與文化遺產，人與人之間的距離。只有讓消費者對文創產品有興趣才會有了解，在一定程度上有助于吸引大家去了解文化遺產背后的故事，提升人們的精神，提升對設計的品味。endprint